(57)【要約】【課題】省エネルギーが不完全な従来の温度調整装置の課題を解消する。【解決手段】加熱器１４と冷却器１６とを通過する貯留槽６４に貯留された温度調整対象の水を温度調整するように、圧縮機１８から吐出した高温の第１熱媒体の一部を加熱器１４に供給すると共に、残余の高温の第１熱媒体を冷却してから断熱膨張し更に冷却して冷却器１６に供給する比例三方弁２０と、加熱器１４で冷却してから断熱膨張した第１熱媒体を、貯留槽２９に貯留した水から吸熱して、加熱機４の加熱能力を向上するヒートポンプ手段の吸熱器３２と、冷却器１６と吸熱器３２との各々を通過した第１熱媒体を合流して圧縮機１８に再供給する温度調整装置であって、加熱器１４と冷却器１６とに分配する高温の第１熱媒体の分配比率を変更して、温度調整対象の水を所定温度に調整するように、比例三方弁２０を制御する制御部２２が設けられ、且つ凝縮器２６と吸熱器３２とを通過した水を、温度調整対象の水の予備温度調整用に供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機で圧縮されて加熱された高温の第1熱媒体の一部が加熱手段に供給される加熱流路と、前記高温の第1熱媒体の残余部が凝縮手段で冷却されてから第１膨張手段で断熱的に膨張して更に冷却されて冷却手段に供給される冷却流路とが設けられ、前記加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体を所定温度に調整するように、前記高温の第1熱媒体が加熱流路と冷却流路とに分配され、且つ前記加熱流路と冷却流路との各々を通過した第１熱媒体が圧縮機に再供給される温度調整装置であって、
前記圧縮機から吐出された高温の第１熱媒体の一部を前記加熱流路側に分配すると共に、前記高温の第１熱媒体の残余部を冷却流路側に分配し、且つ前記加熱流と冷却流路とに分配される高温の第１熱媒体の分配比率を変更可能な分配手段と、
前記加熱流路の加熱能力が向上するように、前記加熱手段で熱を放出して冷却されてから第２膨張手段で断熱的に膨張されて更に冷却された第１熱媒体が、外部熱源である第２熱媒体から吸熱する吸熱手段を具備するヒートポンプ手段と、
前記分配手段を制御し、前記加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第１熱媒体の分配比率を調整して、前記加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体を所定温度に制御する制御部とが設けられ、
且つ前記凝縮手段と吸熱手段とを通過した前記第２熱媒体が、外部機器の温度調整用又は前記温度調整対象の流体の予備温度調整用に供給されることを特徴とする温度調整装置。
【請求項２】
制御部では、加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第１熱媒体の分配比率を加熱流路側に高い加熱サイドとし、凝縮手段と吸熱手段とを通過した第２熱媒体が前記加熱流路と冷却流路とを通過して所定温度に調整された流体よりも低温に調整されるように、分配手段を制御する請求項１記載の温度調整装置。
【請求項３】
制御部では、加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第１熱媒体の分配比率を冷却流路側に高い冷却サイドとし、凝縮手段と吸熱手段とを通過した第２熱媒体が前記加熱流路と冷却流路とを通過して所定温度に調整された流体よりも高温に調整されるように、分配手段を制御する請求項１記載の温度調整装置。
【請求項４】
凝縮手段と吸熱手段とを通過した第２熱媒体と温度調整対象の流体とが供給される予備温度調整用の熱交換器が設けられている請求項１〜３のいずれか一項記載の温度調整装置。
【請求項５】
温度調整対象の流体と第２熱媒体とが、水である請求項１〜４のいずれか一項記載の温度調整装置。
【請求項６】
圧縮機で圧縮されて加熱された高温の第1熱媒体の一部が加熱手段に供給される加熱流路と、前記高温の第1熱媒体の残余部が凝縮手段で冷却されてから第１膨張手段で断熱的に膨張して更に冷却されて冷却手段に供給される冷却流路とが設けられ、前記加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体を所定温度に調整するように、前記高温の第1熱媒体が加熱流路と冷却流路とに分配され、且つ前記加熱流路と冷却流路との各々を通過した第１熱媒体が圧縮機に再供給される温度調整装置であって、
前記圧縮機から吐出された高温の第１熱媒体の一部を前記加熱流路側に分配すると共に、前記高温の第１熱媒体の残余部を冷却流路側に分配し、且つ前記加熱流と冷却流路とに分配される高温の第１熱媒体の分配比率を変更可能な分配手段と、
前記加熱流路の加熱能力が向上するように、前記加熱手段で熱を放出して冷却されてから第２膨張手段で断熱的に膨張されて更に冷却された第１熱媒体が、前記温度調整対象の流体から吸熱する吸熱手段を具備するヒートポンプ手段と、
前記分配手段を制御し、前記加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第１熱媒体の分配比率を調整して、前記加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体を所定温度に制御する制御部とが設けられ、
且つ前記凝縮手段と吸熱手段とを通過した温度調整対象の流体が、前記加熱手段と冷却手段とに供給されることを特徴とする温度調整装置。
【請求項７】
制御部では、加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第１熱媒体の分配比率を加熱流路側に高い加熱サイドとし、凝縮手段と吸熱手段とを通過した第２熱媒体が前記加熱流路と冷却流路とを通過して所定温度に調整された流体よりも低温に調整されるように、分配手段を制御する請求項６記載の温度調整装置。
【請求項８】
制御部では、加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第１熱媒体の分配比率を冷却流路側に高い冷却サイドとし、凝縮手段と吸熱手段とを通過した第２熱媒体が前記加熱流路と冷却流路とを通過して所定温度に調整された流体よりも高温に調整されるように、分配手段を制御する請求項６記載の温度調整装置。
【請求項９】
温度調整対象の流体と第２熱媒体とが、水である請求項６〜８のいずれか一項記載の温度調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は温度調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、半導体装置の製造工程等の精密加工分野では、その殆どが温度及び湿度が制御されたクリーンルーム内に設置されている。
しかし、近年、精密加工分野でも、従来よりも更に加工精度の高い精密加工等が要求される工程が出現しつつある。
かかる高い精密加工等が要求される工程では、厳格に温度管理された精密工作機械が要求される。
この様な精密工作機械の温度調整に用いられる温度調整装置としては、例えば下記特許文献１には、図７に示す温度調整装置が提案されている。
図７に示す温度調整装置は、圧縮機１００で圧縮されて加熱された高温の第１熱媒体の一部が加熱器１０２に供給される加熱流路と、高温の第１熱媒体の残余部が凝縮器１０４で冷却されてから第１膨張弁１０６で断熱的に膨張して更に冷却されて冷却器１０８に供給される冷却流路とが設けられ、ポンプ１１２によって貯留槽１１０に貯留されている温度調整対象の水が加熱器１０２と冷却器１０８とを通過して所定温度に調整されるように、高温の第１熱媒体が加熱流路と冷却流路とに分配され、且つ加熱流路と冷却流路との各々を通過した第１熱媒体が圧縮機１００に再供給される温度調整装置である。
この温度調整装置では、圧縮機１００から吐出された高温の第１熱媒体の一部を加熱流路側に分配すると共に、高温の第１熱媒体の残余部を冷却流路側に分配し、且つ加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第１熱媒体の分配比率を変更可能な比例三方弁１１４と、加熱流路の加熱能力が向上するように、加熱器１０２で熱を放出して冷却されてから第２膨張弁１１６で断熱的に膨張されて更に冷却された第１熱媒体が、外部熱源である第２熱媒体としての水から吸熱する吸熱器１１８を具備するヒートポンプ手段と、比例三方弁１１４を制御し、加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第１熱媒体の分配比率を調整して、加熱器１０２と冷却器１０８とを通過する温度調整対象の空気を所定温度に制御する制御部１２０とが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００８／０７８５２５号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図７に示す温度調整装置では、加熱器１０２と冷却器１０８とを通過して精密工作機械等のUSERに供給する水の温度を、目標温度に対して±０．１℃の精度で制御でき、且つ省エネルギーも図ることができる。
しかし、図７に示す温度調整装置では、凝縮器１９４とヒータポンプ手段の吸熱器１１８とを通過した水は、外部に排出されている。このため、凝縮器１９４で吸熱した熱量は、その一部が吸熱器１１８によって吸熱されているものの、大部分は廃棄されているため、省エネルギーが不完全である。
そこで、本発明は、省エネルギーが不完全な従来の温度調整装置の課題を解消し、更に一層の省エネルギーを図れる温度調整装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者等は、前記課題を解決すべく検討を重ねたところ、図７に示した温度調整装置の凝縮器１９４と吸熱器１１８とを通過した水の温度は、加熱流路と冷却流路とに分配する高温の第１熱媒体の分配率が安定しているとき、所定温度で比較的安定しているため、凝縮器１９４と吸熱器１１８とを通過した水を、外部機器の温度調整用に用いることが可能であることを見出した。
すなわち、前記課題を解決するための手段としては、圧縮機で圧縮されて加熱された高温の第1熱媒体の一部が加熱手段に供給される加熱流路と、前記高温の第1熱媒体の残余部が凝縮手段で冷却されてから第１膨張手段で断熱的に膨張して更に冷却されて冷却手段に供給される冷却流路とが設けられ、前記加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体を所定温度に調整するように、前記高温の第1熱媒体が加熱流路と冷却流路とに分配され、且つ前記加熱流路と冷却流路との各々を通過した第１熱媒体が圧縮機に再供給される温度調整装置であって、前記圧縮機から吐出された高温の第１熱媒体の一部を前記加熱流路側に分配すると共に、前記高温の第１熱媒体の残余部を冷却流路側に分配し、且つ前記加熱流と冷却流路とに分配される高温の第１熱媒体の分配比率を変更可能な分配手段と、前記加熱流路の加熱能力が向上するように、前記加熱手段で熱を放出して冷却されてから第２膨張手段で断熱的に膨張されて更に冷却された第１熱媒体が、外部熱源である第２熱媒体から吸熱する吸熱手段を具備するヒートポンプ手段と、前記分配手段を制御し、前記加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第１熱媒体の分配比率を調整して、前記加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体を所定温度に制御する制御部とが設けられ、且つ前記凝縮手段と吸熱手段とを通過した前記第２熱媒体が、外部機器の温度調整用又は前記温度調整対象の流体の予備温度調整用に供給される温度調整装置を提供できる。
この課題を解決するための手段において、凝縮手段と吸熱手段とを通過して温度調整した第２熱媒体と温度調整対象の流体とを供給する予備温度調整用の熱交換器を設けることによって、温度調整対象の流体を容易に予備温度調整できる。
【０００６】
また、前記課題を解決するための手段としては、圧縮機で圧縮されて加熱された高温の第1熱媒体の一部が加熱手段に供給される加熱流路と、前記高温の第1熱媒体の残余部が凝縮手段で冷却されてから第１膨張手段で断熱的に膨張して更に冷却されて冷却手段に供給される冷却流路とが設けられ、前記加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体を所定温度に調整するように、前記高温の第1熱媒体が加熱流路と冷却流路とに分配され、且つ前記加熱流路と冷却流路との各々を通過した第１熱媒体が圧縮機に再供給される温度調整装置であって、前記圧縮機から吐出された高温の第１熱媒体の一部を前記加熱流路側に分配すると共に、前記高温の第１熱媒体の残余部を冷却流路側に分配し、且つ前記加熱流と冷却流路とに分配される高温の第１熱媒体の分配比率を変更可能な分配手段と、前記加熱流路の加熱能力が向上するように、前記加熱手段で熱を放出して冷却されてから第２膨張手段で断熱的に膨張されて更に冷却された第１熱媒体が、前記温度調整対象の流体から吸熱する吸熱手段を具備するヒートポンプ手段と、前記分配手段を制御し、前記加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第１熱媒体の分配比率を調整して、前記加熱手段と冷却手段とを通過する温度調整対象の流体を所定温度に制御する制御部とが設けられ、且つ前記凝縮手段と吸熱手段とを通過した温度調整対象の流体が、前記加熱手段と冷却手段とに供給される温度調整装置を提供できる。
【０００７】
本発明者らが提供した課題を解決する手段において、下記の好ましい態様を上げることができる。
制御部では、加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第１熱媒体の分配比率を加熱流路側に高い加熱サイドとし、凝縮手段と吸熱手段とを通過した第２熱媒体を前記加熱流路と冷却流路とを通過して所定温度に調整した流体よりも低温に調整するように、分配手段を制御することによって、加熱流路と冷却流路とを通過して所定温度に調整した流体よりも低温の第２熱媒体を外部機器等に供給できる。
一方、制御部では、加熱流路と冷却流路とに分配される高温の第１熱媒体の分配比率を冷却流路側に高い冷却サイドとし、凝縮手段と吸熱手段とを通過した第２熱媒体を前記加熱流路と冷却流路とを通過して所定温度に調整された流体よりも高温に調整するように、分配手段を制御することによって、加熱流路と冷却流路とを通過して所定温度に調整した流体よりも高温の第２熱媒体を外部機器等に供給できる。
尚、温度調整対象の流体と第２熱媒体とを水とすることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明者らが提供した温度調整装置によれば、加熱流路と冷却流路とを通過する温度調整対象の流体を目標温度に対して高精度に温度調整できる。
更に、ヒートポンプ手段の吸熱手段を設け、且つ凝縮手段と吸熱手段とを通過した第２熱媒体を外部機器の温度調整用又は温度調整対象の流体の予備温度調整用に用いることによって、圧縮機によって第１熱媒体に加えられたエネルギーを充分に利用でき、図７に示す温度調整装置よりも更に一層の省エネルギーを図ることができる。
また、凝縮手段と吸熱手段とに温度調整対象の流体を供給する場合には、温度調整対象の流体の予備温度調整を容易に行うことができ、且つ圧縮機によって第１熱媒体に加えられたエネルギーを充分に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明者等が提供した温度調整装置の一例を示す概略図である。
【図２】図１に示す温度調整装置に用いられている冷却水制御手段としての制御弁４０の一例を説明する断面図である。
【図３】図１に示す温度調整装置に用いられている分配手段の他の例を説明する説明図である。
【図４】本発明者等が提供した温度調整装置の他の例を示す概略図である。
【図５】本発明者等が提供した温度調整装置の他の例を示す概略図である。
【図６】本発明者等が提供した温度調整装置の他の例を示す概略図である。
【図７】従来の温度調整装置を説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明者らが提供した温度調整装置の一例を説明する概略図を図１に示す。図１に示す温度調整装置では、工作機械等の外部機器（以下、単にUSERと称することがある）から戻って貯留槽６４に貯留されている温度調整対象の水を、ポンプ６６によって熱交換器５０及び純水器５２を経由して、冷却流路と加熱流路とに供給して、精密に温度調整した水をUSERに供給している。
かかる加熱流路を構成する加熱手段としての加熱器１４と冷却流路を構成する冷却手段としての冷却器１６とが設けられており、温度調整対象の水を冷却し加熱することによって精密に温度調整して、USERに供給する。
かかる加熱器１４及び冷却器１６には、第１熱媒体として、例えばプロパン、イソブタンやシクロペンタン等の炭化水素、フロン類、アンモニア、炭酸ガスが供給され、第１熱媒体の気化・液化によって温度調整対象の水を加熱・冷却して所定の温度に調整する。
この様な第１熱媒体は、圧縮機１８によって圧縮・加熱されて高温（例えば７０℃）の気体状となって吐出される。圧縮機１８から吐出された高温の第１熱媒体を、分配手段としての比例三方弁２０によって、加熱器１４が設けられた加熱流路側と冷却器１６が設けられた冷却流路側とに分配する。
この比例三方弁２０では、加熱流路側に分配する高温の第１熱媒体と冷却流路側に分配する高温の第１熱媒体との合計量が圧縮機１８から吐出された高温の第１熱媒体量と等しくなるように分配する。
【００１１】
かかる比例三方弁２０は、制御部２２によって制御されている。この制御部２２では、温度調整した水をUSERに供給する供給配管に設けられた温度センサ２４によって測定された測定温度と設定された設定温度と比較し、測定温度が設定温度と一致するように、加熱流路側と冷却流路側とに分配する高温の第１熱媒体の分配比率を実質的に連続して変更し、加熱流路と冷却流路とに供給された温度調整対象の水を所定温度に調整する。
この「実質的に連続して変更」とは、比例三方弁２０をステップ制御で駆動するとき、微視的には比例三方弁２０がステップ的に駆動されているものの、全体的には連続して駆動されている場合を含む意味である。かかる制御部２２に設定する設定温度は、任意に設定できるようにしてもよい。
冷却流路側に分配された高温の第１熱媒体は、凝縮手段としての凝縮器２６によって冷却されてから膨張手段としての膨張弁２８によって断熱的に膨張して更に冷却（例えば、１０℃に冷却）される。冷却された第１熱媒体は、冷却器１６に供給され、温度調整対象の水を冷却して所定温度に調整する。その際に、冷却器１６に供給された第１熱媒体は水から吸熱して昇温される。
一方、加熱流路側に分配された高温の第１熱媒体は、加熱器１４に直接供給され、冷却器１６で冷却された温度調整対象の水を加熱して所定温度に調整する。その際に、高温の第１熱媒体は放熱して冷却されて凝縮液を含む第１熱媒体となる。
この様に、図１に示す温度調整装置では、冷却器１６によって冷却された温度調整対象の水を加熱器１４によって、温度調整対象の水の温度調整の精度を向上できる。
【００１２】
かかる凝縮器２６には、加熱器１４側に分配された高温の第１熱媒体を冷却する冷却水として、第２熱媒体として貯留槽２９に貯留されている水をポンプ３３によって供給している。かかる冷却水は、凝縮器２６内で７０℃程度の第１熱媒体によって３０℃程度に加熱されて配管３１から吐出される。この配管３１から吐出された冷却水は、ヒートポンプ手段の吸熱手段としての吸熱器３２に加熱源として供給される。
この吸熱器３２には、加熱器１４で放熱した第１熱媒体を、膨張弁３４によって断熱的に膨張して更に冷却した１０℃程度の第１熱媒体が供給されている。このため、吸熱器３２では、凝縮器２６で吸熱して３０℃程度に昇温された冷却水と１０℃程度に冷却された第１熱媒体との温度差に基づいて、第１熱媒体が冷却水から吸熱できる。
吸熱器３２で冷却水から吸熱して昇温された第１熱媒体は、アキュームレータ３６を経由して圧縮機１８に供給される。このアキュームレータ３６には、冷却器１６に供給されて温度調整対象の水から吸熱した第１熱媒体も供給される。かかるアキュームレータ３６は、液体成分を貯めてガス成分のみを圧縮機１８に再供給できるタイプのアキュームレータであるため、確実に第1熱媒体のガス成分のみを圧縮機１８に供給できる。
このアキュームレータ３６としては、蓄圧器用タイプのアキュームレータを用いることができる。
尚、アキュームレータ３６を設置しなくても、吸熱器３２で空気流から吸熱して昇温された熱媒体と、冷却器１６に供給されて温度調整対象の水から吸熱した第１熱媒体とを合流して、圧縮機１８に再供給できればよい。
【００１３】
図１に示す温度調整装置では、凝縮器２６及び吸熱器３２を通過した冷却水は熱交換器５０に供給し、貯留槽６４に貯留されている水の温度を純水器５２に適した温度範囲に調整する。純水器５２には、イオン交換樹脂が充填されており、所定の温度範囲となるように温度調整対象の水の温度を調整することによって、イオン交換樹脂の特性を充分に発揮できるからである。
ここで、凝縮器２６及び吸熱器３２を通過した冷却水は、温度調整装置が安定運転されているとき、つまり加熱器１４と冷却器１６とに分配する高温の第１熱媒体の分配比率が安定しているとき、安定した温度となる。
但し、その温度は、制御部２２が加熱器１４と冷却器１６とに分配する高温の第１熱媒体の分配比率を、加熱器１４側に高い加熱サイドに制御するか、或いは制御部２２が加熱器１４と冷却器１６とに分配する高温の第１熱媒体の分配比率を、冷却器１６側に高い冷却サイドに制御するかで異なる。
例えば、制御部２２が高温の第１熱媒体の分配比率を加熱サイドに制御している場合には、凝縮器２６と吸熱器３２とを通過した水の温度は、加熱器１４と冷却器１６とを通過したUSERに供給される水の温度よりも低温となる。加熱器１４及び膨張弁３４を通過して冷却された第１熱媒体が供給される吸熱器３２に、圧縮機１８から高温の第１熱媒体が直接供給される凝縮器２６よりも多くの第１熱媒体が供給されるためである。
一方、制御部２２が高温の第１熱媒体の分配比率を冷却サイドに制御している場合には、凝縮器２６と吸熱器３２とを通過した水の温度は、加熱器１４と冷却器１６とを通過したUSERに供給される水の温度よりも高温となる。凝縮器２６に吸熱器３２よりも多くの第１熱媒体が供給されるためである。
尚、凝縮器２６と吸熱器３２とを通過した水の温度の目標温度に対する精度は、加熱器１４と冷却器１６とを通過した水の温度の目標温度に対する精度に比較して劣るが、温度調整対象の水を、純水器５２に充填されているイオン交換樹脂の特性を発揮できる温度範囲とする予備温度調整用としては充分に用いることができる。
【００１４】
また、制御部２２によって高温の第１熱媒体の分配比率が加熱サイド又は冷却サイドにあっても、凝縮器２６及び吸熱器３２を通過した冷却水を熱交換器５０に供給することによって、温度調整対象の水を、純水器５２に充填されているイオン交換樹脂の特性を充分に発揮できる温度範囲に調整できる。
図１に示す温度調整装置では、加熱器１４で放熱した第１熱媒体を、膨張弁３４によって断熱的に膨張して冷却しているが、膨張弁３４での断熱膨張による冷却では、第１熱媒体と外部との間での熱の遣り取りはない。このため、断熱的に冷却された第１熱媒体は、外部から凝縮器２６を経由して吸熱器３２に供給された第２熱媒体としての冷却水から吸熱できる。
従って、圧縮機１８から吐出される高温の第１熱媒体には、圧縮機１８による圧縮動力エネルギーに、ヒートポンプ手段の吸熱器３２によって外部熱源としての冷却水より吸熱したエネルギーを加えることができる。
更に、図１に示す温度調整装置では、外部から供給された冷却水が凝縮器２６を経由して吸熱器３２に供給されており、凝縮器２６で除去した高温の第１熱媒体から除去したエネルギーの一部も、圧縮機１８から吐出される高温の第１熱媒体に加えることができ、加熱流路の加熱能力を向上できる。
しかも、図１に示す温度調整装置では、凝縮器２６及び吸熱器３２を通過した冷却水を熱交換器５０に供給して、温度調整対象の水を所定温度に調整している。このため、圧縮機１８によって第１熱媒体に加えられたエネルギーを有効に利用でき、図７に示す温度調整装置よりも省エネルギーを更に一層向上できる。
【００１５】
図１に示す温度調整装置では、比例三方弁２０によって加熱流路側に分配する高温の第１熱媒体と冷却流路側に分配する高温の第１熱媒体との分配比率を、USERに供給する水の温度に応じて実質的に連続して変更できる。
このため、図１に示す温度調整装置では、加熱流路及び冷却流路に高温の第１熱媒体が常時供給されており、加熱流路の加熱器１４と冷却流路の冷却器１６とを通過する温度調整対象の水の微小な負荷変動は、加熱流路と冷却流路とに分配する高温の第１熱媒体の分配比率を比例三方弁２０によって直ちに微小調整することによって迅速に対応でき、応答性を向上できる。
その結果、加熱流路の加熱器１４と冷却流路の冷却器１６とを通過する温度調整対象の水の温度を設定温度に対して±０．１℃以下の精度で制御できる。
一方、凝縮器２６及び吸熱器３２を通過した冷却水の温度は、目標温度に対して±１０℃程度の精度となるが、温度調整対象の水を純水器５２に充填されているイオン交換樹脂の特性を充分に発揮し得る温度範囲に調整できる。
また、図１に示す温度調整装置では、上述した様に、加熱流路の加熱能力が向上され、且つ加熱流路と冷却手段とを含む流路のうち、分配手段としての比例三方弁２０から冷却器１６及び吸熱器３２の各々を通過した第１熱媒体がアキュームレータ３６で合流されるまでの加熱流路を含む流路と冷却流路を含む流路との各々が、流路的に独立して設けられている。このため、加熱器１４と冷却器１６とを通過する温度調整対象の水の設定温度を大幅に高くする場合でも、比例三方弁２０によって高温の第１熱媒体の分配比率を冷却流路よりも加熱流路に分配する分配比率を大幅に高くして、温度調整対象の水を所定温度に迅速に調整できる。
【００１６】
以上、説明してきた図１に示す温度調整装置では、凝縮器２６に冷却水を供給する配管に、冷却水制御手段としての制御弁４０が設けられている。この制御弁４０は、圧縮機１８の吐出圧が一定となるように制御されている。かかる制御弁４０は、図２に示す様に、冷却水の流路内に設けられた弁部４０ａの開口部を開閉する弁体４０ｂを具備する棒状部が設けられている。この棒状部は、その先端面が当接するバネ４０ｃによって弁体４０ｂが弁部４０ａの開口部を閉鎖する方向に付勢されている。また、棒状部の他端面は、圧縮機１８から吐出された第１熱媒体の圧力が供給されるベローズ４０ｄに当接し、棒状部をバネ４０ｃの付勢力に抗して弁部４０ａの開口部を開放する方向に弁体４０ｂを付勢している。
【００１７】
このため、圧縮機１８の吐出圧がバネ４０ｃの付勢力以上となったとき、ベローズ４０ｄによって弁体４０ｄが弁部４０ａの開口部を開放する方向に移動し、凝縮器２６に供給される冷却水量が増加して、凝縮器２６の冷却能力が向上される。このため、圧縮機１８の吐出圧が低下する。
他方、圧縮機１８の吐出圧がバネ４０ｃの付勢力以下となったとき、弁体４０ｄが弁部４０ａの開口部を閉じる方向に移動し、凝縮器２６に供給される冷却水量が減少して、凝縮器２６の冷却能力が低下する。このため、圧縮機１８の吐出圧が高くなる。
この様に、圧縮機１８の吐出圧を一定に保持することによって、温度調整装置を安定して運転できる。
ところで、加熱器１４及び冷却器１６を通過する温度調整対象の水の温度設定を大幅に昇温した場合、制御部２２では、比例三方弁２０の冷却流路側の吐出口の開度を全閉状態又は全閉状態に近い状態とすると共に、加熱流路側の吐出口を全開状態又は全開状態に近い状態とする。
また、温度調整対象の水の温度が低温である場合、加熱流路の加熱器１４に供給された高温の第１熱媒体は、加熱器１４で低温の水によって凝縮され、圧縮機１８の吐出圧が所定圧よりも低圧となるため、制御弁４０が閉じて凝縮器２６に冷却水が供給されなくなる。
この様に、凝縮器２６に冷却水が供給されなくなると、凝縮器２６からヒートポンプ手段の吸熱器３２に供給される冷却水も供給されなくなる。このため、吸熱器３２が稼働停止状態となって、ヒートポンプ手段が機能しなくなる。
しかも、加熱器１４で放熱して凝縮した第１熱媒体を膨張弁３４で断熱的に膨張して冷却した第１熱媒体と冷却水との熱交換が行われず、吸熱器３２が凍結するおそれがある。
【００１８】
このため、図１に示す温度調整装置では、吸熱器３２への冷却水の供給手段として、制御弁４０のバイパス配管に制御弁４４を設けている。この制御弁４４は、比例三方弁２０の冷却流路側の吐出口の開度が全閉状態又は全閉状態に近い状態となり、加熱流路側の吐出口が全開状態又は全開状態に近い状態となったとき、制御部２２からの信号によって開き、強制的に冷却水を凝縮器２６に供給し、吸熱器３２を稼働状態としている。
このため、加熱器１４及び冷却器１６を通過する温度調整対象の水の温度設定を大幅に昇温した場合や加熱器１４及び冷却器１６を通過する空気流が低温の場合の様に、冷却流路側に分配される高温の第１熱媒体の分配率がゼロ又はその近傍となったときでも、吸熱器３２に所定量の冷却水を供給でき、吸熱器３２の凍結を防止し且つヒートポンプ手段の機能を発揮させることができる。
圧縮機１８の吐出圧が上昇し所定圧近傍に到達したとき、制御弁４４を制御部２２からの信号によって閉じる。その後は、制御弁４０によって圧縮機１８の吐出側の圧力が一定に保持されるように、凝縮器２６に供給される冷却水の供給量を制御する。
【００１９】
また、図１に示す温度調整装置では、分配手段として比例三方弁２０を用いているが、図３（ａ）に示す様に、２個の二方弁３８ａ，３８ｂを用いることができる。２個の二方弁３８ａ，３８ｂの各々は、制御部２２によって制御されている。かかる第１制御部２２によって、二方弁３８ａ，３８ｂの各々の開度を調整し、圧縮機１８で圧縮・加熱された気体状の高温の第１熱媒体を加熱流路と冷却流路とに分配する分配比率を実質的に連続して調整し、加熱器１４と冷却器１６とを通過する温度調整対象の水を所定温度に制御する。その際に、加熱器１４側に分配する高温の第１熱媒体量と冷却器１６側に分配する高温の第１熱媒体量との合計量が、圧縮機１８から吐出された高温の第１熱媒体量と等しくなるように、二方弁３８ａ，３８ｂの開度を調整して連続的に比例分配される。
その際に、二方弁３８ａ，３８ｂの各々は、図３（ｂ）に示す様に、バルブ開度と流量との関係は直線状でない。このため、制御部２２では、図３（ｂ）に示す二方弁３８ａ，３８ｂの各々についての流量特性データを保持し、制御部２２からは、二方弁３８ａ，３８ｂの各流量特性に基づいて各二方弁３８ａ，３８ｂへの開度信号を発信する。
ここで、「加熱流路と冷却流路とに分配する分配比率を実質的に連続して調整」或いは「分配比率を実質的に連続して調整」するとは、二方弁３８ａ，３８ｂをステップ制御によって駆動し、加熱流路と冷却流路との分配比率を調整する際に、二方弁３８ａ，３８ｂの開度が、微視的にはステップ的に駆動されて調整されているものの、全体として連続して駆動されて調整されている場合を含むことを意味する。
【００２０】
図１〜図３に示す温度調整装置では、温度調整対象の水が貯留されている貯留槽６４と異なる貯留槽２９に貯留されている水を凝縮器２６及び吸熱器３２に供給しているが、図４に示す様に、凝縮器２６及び吸熱器３２に貯留槽６４に貯留された温度調整対象の水を供給し、凝縮器２６及び吸熱器３２を通過した温度調整対象の水を純水器５２に供給してもよい。
この様に、凝縮器２６及び吸熱器３２を通過した貯留槽６４に貯留された温度調整対象の水の温度を、純水器５２に充填されたイオン交換樹脂の特性を充分に発揮できる温度範囲に調整できる。
尚、図４に示す温度調整装置を構成する構成部材のうち、図１に示す温度調整装置の構成部材と同一部材は、図１の符号と同一番号を付して、詳細な説明を省略する。
【００２１】
図１〜図４に示す温度調整装置では、温度調整対象の水の予備温度調整に、凝縮器２６及び吸熱器３２を直接又は間接的に利用しているが、図５に示す様に、凝縮器２６及び吸熱器３２を通過した水を外部機器に供給するようにしてもよい。
図５に示す温度調整装置では、貯留槽６４に1st USERから戻った水を貯留し、この水を直接冷却器１６及び加熱器１４に供給して精密な温度調整をすると共に、2nd USERから戻った水を貯留する貯留槽２９から凝縮器２６及び吸熱器３２に供給し、凝縮器２６及び吸熱器３２を通過した水を2nd USERに供給している。
尚、図５に示す温度調整装置を構成する構成部材のうち、図１に示す温度調整装置の構成部材と同一部材は、図１の符号と同一番号を付して、詳細な説明を省略する。
【００２２】
図１〜図５に示す温度調整装置では、凝縮器２６及び吸熱器３２に供給する流体として水を用いているが、図６に示す様に、凝縮器２６及び吸熱器３２に供給する流体として空気を用いてもよい。
図６に示す温度調整装置では、凝縮器２６及び吸熱器３２を収容するチャンバー６０内に、ファン６２によって空気を吸引することによって、凝縮器２６及び吸熱器３２を空気流が通過し、空気流を所定温度に調整できる。
尚、図６に示す温度調整装置を構成する構成部材のうち、図１に示す温度調整装置の構成部材と同一部材は、図１の符号と同一番号を付して、詳細な説明を省略する。
【符号の説明】
【００２３】
１４  加熱器
１６  冷却器
１８  圧縮機
２０  比例三方弁
２２  制御部
２４  温度センサ
２６  凝縮器
２８，３４  膨張弁
２９，６４  貯留槽
３２，６６  ポンプ
３２  吸熱器
３６  アキュームレータ
３８ａ，３８ｂ  二方弁
４０  制御弁
５０  熱交換器
５２  純水器
６０  チャンバー
６２  ファン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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